Sensores de nivel
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SENSORES DE NIVELSENSORES DE NIVEL
ObjetivosObjetivos
Conocer los instrumentos de nivel de líquidos y Conocer los instrumentos de nivel de líquidos y sólidos y las aplicaciones particulares de las que sólidos y las aplicaciones particulares de las que son objeto.son objeto.
Comparar las distintas características técnicas de Comparar las distintas características técnicas de estos instrumentos de medición de nivel.estos instrumentos de medición de nivel.
IntroducciónIntroducción
Dentro de los procesos industriales la medición y el control Dentro de los procesos industriales la medición y el control de nivel se hace necesario cuando se pretende tener una de nivel se hace necesario cuando se pretende tener una producción continua: cuando se desea mantener una producción continua: cuando se desea mantener una presión hidrostática, cuando un proceso requiere de presión hidrostática, cuando un proceso requiere de control y medición de volúmenes de líquidos ó; bien en el control y medición de volúmenes de líquidos ó; bien en el caso más simple, para evitar que un líquido se derrame, la caso más simple, para evitar que un líquido se derrame, la medición de nivel de líquidos, dentro de un recipiente medición de nivel de líquidos, dentro de un recipiente parece sencilla, pero puede convertirse en un problema parece sencilla, pero puede convertirse en un problema más ó menos difícil; el control de nivel entre dos puntos, más ó menos difícil; el control de nivel entre dos puntos, uno alto y otro bajo, es una de las aplicaciones más uno alto y otro bajo, es una de las aplicaciones más comunes de los instrumentos para controlar y medir el comunes de los instrumentos para controlar y medir el nivel.nivel.
Los niveles se pueden medir y mantener mediante Los niveles se pueden medir y mantener mediante dispositivos mecánicos de caída de presión, eléctricos y dispositivos mecánicos de caída de presión, eléctricos y electrónicos.electrónicos.
DISTINTOS TIPOSDISTINTOS TIPOS
Indicadores localesIndicadores locales
Medidores de nivel en líquidosMedidores de nivel en líquidos
Medidores de nivel en sólidosMedidores de nivel en sólidos
Nivel tubularNivel tubular
Tubo de material transparente y Tubo de material transparente y rígido conectado al depósito por rígido conectado al depósito por dos bridas con dos válvulas dos bridas con dos válvulas manuales de corte.manuales de corte.
El liquido sube por el tubo hasta El liquido sube por el tubo hasta igualar al nivel del depósitoigualar al nivel del depósito
Limitaciones:Limitaciones: No mucha presiónNo mucha presión No Tª altaNo Tª alta No impactosNo impactos No líquidos que manchan No líquidos que manchan
interior tubointerior tubo También de vidrio armadoTambién de vidrio armado
reflexiónreflexión refracciónrefracción
Medidor de nivel tubularMedidor de nivel tubular
Tubo de vidrio para líquidos limpiosModelo NDAMBRUNO SCHILING
Medidores de nivel en líquidosMedidores de nivel en líquidos
Desplazamiento (flotador)Desplazamiento (flotador) Presión diferencialPresión diferencial BurbujeoBurbujeo RadioactivoRadioactivo CapacitivoCapacitivo UltrasonidosUltrasonidos ConductivímetroConductivímetro RadarRadar ServoposicionadorServoposicionador
Medidor de nivel en flotadorMedidor de nivel en flotador
Constituido por un flotador Constituido por un flotador pendiente de un cable, un juego pendiente de un cable, un juego de poleas, y un contrapeso de poleas, y un contrapeso exteriorexterior
Modelos:Modelos: de regletade regleta de unión magnéticade unión magnética
Medidor de nivel de flotadorMedidor de nivel de flotador
Flotante a cable
Flotante lateral magnetico
Flotante con columna magneticaFlotante con cable y contrapeso
Interruptor de nivel tipo Interruptor de nivel tipo flotadorflotador
Consta de un flotador pendiente del techo del depósito por una barra a través Consta de un flotador pendiente del techo del depósito por una barra a través de la cual transmite su movimiento a una ampolla de mercurio (la hace de la cual transmite su movimiento a una ampolla de mercurio (la hace bascular) con un interruptorbascular) con un interruptor
Si el nivel alcanza al flotador lo empuja en sentido ascendente, ascendiendo si Si el nivel alcanza al flotador lo empuja en sentido ascendente, ascendiendo si la fuerza supera al peso del flotadorla fuerza supera al peso del flotador
Este movimiento es transmitido por la barra y el interruptor cambia de Este movimiento es transmitido por la barra y el interruptor cambia de posiciónposición
Medidor de presión diferencialMedidor de presión diferencial
Tanque abierto: Tanque abierto:
medidor de Pmedidor de P
P = P = PP·g·h·g·h
Tanque cerrado: Tanque cerrado:
P=PP=Pliqliq-P-Pdepositodeposito
Medidor de presiónMedidor de presión
PRESION NEUMATICA PRESION NEUMATICA
sensa la presión ejercida por el líquidos sensa la presión ejercida por el líquidos obre el aire que se encuentra dentro del obre el aire que se encuentra dentro del tubo.tubo.
Uso: líquidos con vaporesUso: líquidos con vapores
PRESION HIDROSTATICAmide la presión en el fondo del tanqueLíquidos, Gases y Vapores muy Inflamables.productos Químicos con Sólidos en Suspensión alcance hasta hasta 5
Medidor de presiónMedidor de presión
Esquema del sistema HTG
Medidor de nivel por burbujeoMedidor de nivel por burbujeo
Generar una corriente Generar una corriente continua de burbujas continua de burbujas desde el nivel mínimodesde el nivel mínimo
La presión requerida es La presión requerida es proporcional a la proporcional a la columna de líquidocolumna de líquido
Aplicaciones:Aplicaciones: líquidos corrosivoslíquidos corrosivos mats en suspensiónmats en suspensión
Medidor radioactivoMedidor radioactivo
Fuente radioactiva a un ladoFuente radioactiva a un lado Medidor de radiación al otroMedidor de radiación al otro Necesaria recalibracionNecesaria recalibracion LimitacionesLimitaciones
dificultades técnicasdificultades técnicas y administrativasy administrativas
Aplicaciones:Aplicaciones: Fluidos Fluidos ↑↑TªTª Líquidos corrosivosLíquidos corrosivos
Medidor capacitivoMedidor capacitivo
Se basa en medir la variación de capacitancia de un Se basa en medir la variación de capacitancia de un condensador cuando va variando el medio dieléctrico entre condensador cuando va variando el medio dieléctrico entre sus placassus placas
Con el depósito metálico e introduciendo una sonda metálica Con el depósito metálico e introduciendo una sonda metálica sin contacto entre ambos, se forma un condensadorsin contacto entre ambos, se forma un condensador
Al variar el nivel del líquido varía proporcionalmente la Al variar el nivel del líquido varía proporcionalmente la capacidadcapacidad
Si el depósito no es metálico se introducen dos sondasSi el depósito no es metálico se introducen dos sondas También se usan como interruptores de nivelTambién se usan como interruptores de nivel
Medidor capacitivoMedidor capacitivo
Sensor RF de Nivel por Capacitancia action-probe (ap-c)
DETECTOR CAPACITIVO para LIQUIDOS, PASTAS, POLVOS y GRÁNULOS
Medidor por ultrasonidosMedidor por ultrasonidos
Medidor de ondas sonoras de alta frecuencia (20-40 KHz) Medidor de ondas sonoras de alta frecuencia (20-40 KHz) que se propaga por la fase gas hasta que choca con el líquido, que se propaga por la fase gas hasta que choca con el líquido, se refleja y alcanza el receptor situado en el mismo punto que se refleja y alcanza el receptor situado en el mismo punto que el emisorel emisor
El tiempo entre emisión y recepción es inversamente El tiempo entre emisión y recepción es inversamente proporcional al nivelproporcional al nivel
El tiempo depende de la Tª ==> compensar medidasEl tiempo depende de la Tª ==> compensar medidas Evitar obstáculos en el recorrido de las ondasEvitar obstáculos en el recorrido de las ondas Sensibles al estado de la superficie del líquido (espumas)Sensibles al estado de la superficie del líquido (espumas)
Medidor por ultrasonidosMedidor por ultrasonidos
Transmisor hidra-wave Sensor por ultrasonidos
Ultrasónico P+F
Ultrasónico Probe
Medidor de tipo conductivímetroMedidor de tipo conductivímetro
Sonda con dos electrodos.Sonda con dos electrodos. El líquido cierra un circuito El líquido cierra un circuito
eléctrico y se conmuta un eléctrico y se conmuta un contactocontacto
Aplicaciones:Aplicaciones: interruptores de nivel en interruptores de nivel en
líquidos conductoreslíquidos conductores
Medidor de tipo conductivímetroMedidor de tipo conductivímetro
Medidor de campo Medidor de campo eléctricoeléctrico
líquidos. líquidos. Dos electrodos producen Dos electrodos producen
un campo alterno, un campo alterno, y originan una señal y originan una señal
cuando detectan cuando detectan contacto con el contacto con el producto. producto.
Sistemas de radarSistemas de radar
No necesitan contactoNo necesitan contacto No elementos móvilesNo elementos móviles AplicacionesAplicaciones
Viscosos (asfaltos)Viscosos (asfaltos) Movimiento (barcosMovimiento (barcos))
Rango : 40 mRango : 40 m Precisión: 2 mm.Precisión: 2 mm.
Sistemas de radarSistemas de radar
RADAR de PROCESO RADAR de PROCESO
Medición continua de Nivel en líquidos Medición continua de Nivel en líquidos y sólidos. y sólidos.
IQ Radar 160
Condiciones atmosféricas extremas
Sistemas de radarSistemas de radar
Esquema del sistema HIMS con Radar
ServoposicionadorServoposicionador
Gran precisión: 1 mm con alta repetibilidad y sensibilidadGran precisión: 1 mm con alta repetibilidad y sensibilidad Mide la tensión de un hilo del que pende un contrapeso (disco)Mide la tensión de un hilo del que pende un contrapeso (disco) Sistema en equilibrio: ligero contacto contrapeso - líquidoSistema en equilibrio: ligero contacto contrapeso - líquido Cambio nivel --> Cambio tensión --> ServoposicionadorCambio nivel --> Cambio tensión --> Servoposicionador Restituir equilibrio de tensiones desplazando contrapesoRestituir equilibrio de tensiones desplazando contrapeso
Servoposicionador Servoposicionador
Esquema del sistema HIMS con Servo
Servoposicionador Servoposicionador
Medición de interfaz mediante un Servo
Medidores de nivel de líquidosMedidores de nivel de líquidos
Medidores de nivel en sólidosMedidores de nivel en sólidos
Problema: definir el nivelProblema: definir el nivel No existe una única superficie horizontalNo existe una única superficie horizontal Medidores de líquidos -- específicos para sólidosMedidores de líquidos -- específicos para sólidos TiposTipos
PalpadorPalpador Paletas rotativasPaletas rotativas VibratorioVibratorio Membrana sensitivaMembrana sensitiva PesoPeso UltrasonidosUltrasonidos RadarRadar
Medidor por palpadorMedidor por palpador Análogo al “sondeo”Análogo al “sondeo” Bajo demanda de operador o de temporizadorBajo demanda de operador o de temporizador Un motor mueve un cable con un peso en su Un motor mueve un cable con un peso en su
extremoextremo Al chocar el peso con la superficie se conmuta el Al chocar el peso con la superficie se conmuta el
motor y el peso asciendemotor y el peso asciende Longitud cable desenrollado --> nivel depósitoLongitud cable desenrollado --> nivel depósito Suficiente sección peso --> evitar hundimientosSuficiente sección peso --> evitar hundimientos Materiales sólidos, granulometría < 3 mmMateriales sólidos, granulometría < 3 mm
Paletas rotativasPaletas rotativas
Un motor hace girar unas paletas (9 rpm) a través Un motor hace girar unas paletas (9 rpm) a través de un resortede un resorte
Al entrar en contacto el material con las paletas, Al entrar en contacto el material con las paletas, éstas se paran, pero el motor continua girando éstas se paran, pero el motor continua girando hasta que el muelle asociado al motor se expande hasta que el muelle asociado al motor se expande al máximo y toca un final de carrera que da un al máximo y toca un final de carrera que da un contacto eléctricocontacto eléctrico
Cuando el nivel disminuye, el resorte recupera su Cuando el nivel disminuye, el resorte recupera su posición, el nivel arranca y el contacto cambia de posición, el nivel arranca y el contacto cambia de posiciónposición
Intensidad del motor proporcional a la longitud Intensidad del motor proporcional a la longitud de paleta en contacto con el sólidode paleta en contacto con el sólido
Aplicación: sólidos granuladosAplicación: sólidos granulados
Medidores de palas rotativasMedidores de palas rotativas
Sensor de Pala Rotativa actino-probe
Un sensor de medición por punto robusto, confiable y económico.
Optimo para materiales sólidos.
Paleta rotativa para polvos granuladosAlarma de Nivel Alto, y MedioInyectoras y Extrusoras de Plástico Temperaturas de hasta 120ºC.Sensibilidad ajustable
Medidor de nivel vibratorioMedidor de nivel vibratorio
Sonda en forma de diapasón que vibra a 80 HzSonda en forma de diapasón que vibra a 80 Hz Cuando el material cubre el diapasón las vibraciones Cuando el material cubre el diapasón las vibraciones
se amortiguanse amortiguan Una señal activa un reléUna señal activa un relé PosicionesPosiciones
Instalación lateral y roscada a la altura del nivelInstalación lateral y roscada a la altura del nivel Sondas verticalesSondas verticales
Medidor de nivel vibratorioMedidor de nivel vibratorio
Horquilla vibrante Altas Presiones y Temperaturas.Líquidos muy viscosos.Polvos con tendencia a aglutinarseGránulos grandes
Varilla vibrante sólidos en polvo y granulados gruesosCal, Arena, Pintura en Polvo, Cereales, Café, Altas presiones y temperaturas
Medidor de membrana sensitivaMedidor de membrana sensitiva
Consta de una membrana acoplada a la pared Consta de una membrana acoplada a la pared del recipiente en el punto en el que se quiere del recipiente en el punto en el que se quiere detectar el niveldetectar el nivel
Cuando el material llega a la altura del Cuando el material llega a la altura del interruptor, presiona la membrana y actúa un interruptor, presiona la membrana y actúa un conmutadorconmutador
Granulometría media y pequeñaGranulometría media y pequeña
Medidor de pesoMedidor de peso
Peso Peso ➔➔ Nivel sólido Nivel sólido Peso de tolva + contenidoPeso de tolva + contenido Células de cargaCélulas de carga Galgas extensiométricasGalgas extensiométricas
Medidor de pesoMedidor de peso
Transductor por presión
S2 LOAD STAND LOAD DISC II
Célula de Carga de doble cizalladura
Medidor de ultrasonidosMedidor de ultrasonidos
Medidores de nivel de sólidosMedidores de nivel de sólidos
Medidores de nivel de sólidosMedidores de nivel de sólidos
ConclusionesConclusiones
Los sensores de nivel permite la Los sensores de nivel permite la medida de niveles en el entorno de instrumentación (depósitos, procesos, envasados, tanques, ...)
La medida de nivel de líquidos tienen propiedades aplicables que ocupan todo el volumen (superficie enrasada), presión proporcional a la altura, flotabilidad, vasos comunicantes, entre sus inconvenientes: tenemos oleaje, oxidación, fugas, etc.
La Medida de nivel de sólidos es más difícil porque no tienen la mayoría de las propiedades aplicables a los líquidos, además tienen otros inconvenientes como la granularidad, dependencia de la humedad, compacidad,etc
GraciasGracias